KR20100035783A - 편광기, 이의 제조 방법, 이 편광기를 갖는 표시기판 및 백라이트 어셈블리 - Google Patents

편광기, 이의 제조 방법, 이 편광기를 갖는 표시기판 및 백라이트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

편광기는 제1 베이스층, 반사편광층 및 보호층을 포함한다. 반사편광층은 제1 베이스층의 일면에 일정한 간격으로 이격되어 배치된 다수의 선격자 패턴들을 포함한다. 보호층은 선격자 패턴들과 접촉되게 형성되어 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성한다. 이에 따라 반사편광층을 보호하면서 광학 효율을 향상시킬 수 있다.
선격자 패턴, 편광, 보호층

Description

편광기, 이의 제조 방법, 이 편광기를 갖는 표시기판 및 백라이트 어셈블리 {POLARIZER, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, DISPLAY SUBSTRATE AND BLACK LIGHT ASAMBLE HAVING THE POLARIZER}
본 발명은 편광기, 이의 제조 방법, 이를 갖는 표기시판 및 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사 및 편광 기능을 하는 편광기, 이의 제조 방법, 이를 갖는 표시기판 및 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 액정표시장치는 액정층을 광셔터로 사용하여 영상을 표시하기 때문에, 액정표시패널에 조사되는 직선편광을 필요로 한다.
상기 백라이트 어셈블리로부터 출사된 랜덤한 편광을 직선편광으로 변경시키기 위해, 상기 액정표시패널의 외측에는 편광판이 배치된다. 상기 편광판은 상기 백라이트 어셈블리로부터 출사된 광의 상당량을 흡수하기 때문에, 상기 액정표시장치의 백라이트 어셈블리로부터 출사된 광의 이용 효율은 매우 낮은 값에 불과하므 로 이를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다.
한편, 백라이트 어셈블리는 광원으로부터 출사된 광의 광학적 특성을 향상시키기 위한, 일 예로 3M사에서 제조한 듀얼 휘도 강화 필름(Dual Brightness Enhancement Film, 이하 DBEF라 함)이라는 광학 시트가 사용되고 있다. 상기 DBEF에 랜덤한 편광인 광이 입사되는 경우, 일 방향의 편광은 약 85% 정도가 투과되며, 이에 직교하는 편광은 약 90% 정도가 반사된다.
그러나, 상기 DBEF로부터 출사된 광은 완전한 직선편광이 아니기 때문에 상기 액정표시패널에 배치되는 편광판을 제거하지 못하고 있다. 그리고 상기 DBEF로 인해 광효율이 상승된다고 하더라도, 상기 편광판이 상기 DBEF로부터 출사된 광의 약 20% 내지 25%를 흡수하므로 여전히 광의 이용효율이 문제된다. 또한, 상기 DBEF와 같은 고가의 광학 시트를 사용함에 따라 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 DBEF를 대체하는 기술로 선격자 패턴(Wire Gride Pattern)을 이용하는 기술이 개발되었다. 일 예로, 상기 선격자 패턴들은 포토마스크(photo-mask) 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 그런데 상기와 같이 포토마스크 방식을 이용하는 경우 패턴의 정밀도가 우수하지 못하고, 포토마스크 장비가 매우 고가이어서 생산성을 저하시키는 문제점이 있다. 특히 공정상 대형화에 한계가 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로. 본 발명의 제1 목적은 대형화가 가능하고 광학 효율을 향상시킨 편광기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상기 편광기의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 상기 편광기를 갖는 표시기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 상기 편광기를 갖는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 제1 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광기는, 제1 베이스층, 반사편광층 및 보호층을 포함한다. 상기 반사편광층은 상기 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴들을 포함한다. 상기 보호층은 상기 반사편광층 위에 배치되고, 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하도록 상기 선격자 패턴들과 접촉된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 반사편광층은 상기 선격자 패턴들 위해 배치된 금속층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 보호층은 상기 반사편광층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 편광기는 상기 보호층 위에 배치되고, 상기 제1 베이스층과 동일한 두께를 갖는 제2 베이스층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 편광기는 상기 제2 베이스층 위에 배치되고, 상기 제2 베이스층을 투과한 편광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광기의 제 조 방법에서, 제1 베이스층의 일면에 일정한 간격으로 이격되어 배치된 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층을 형성하고, 상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하도록 상기 반사편광층 위에 보호층을 형성한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 반사편광층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 베이스층의 일면에 코팅층을 형성하고, 패턴이 형성된 몰드로 상기 코팅층을 가압하여 상기 선격자 패턴을 형성하며, 상기 선격자 패턴이 형성된 상기 코팅층을 경화시킨 후, 상기 몰드를 상기 코팅층으로부터 제거할 수 있다.
상기한 본 발명의 제3 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시기판은, 베이스 기판, 화소층 및 편광부를 포함한다. 상기 화소층은 상기 베이스 기판의 상부면에 배치되고, 복수의 단위 화소들을 포함한다. 상기 편광부는 상기 베이스 기판의 하부면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층 및 상기 반사편광층 위에 배치되고 상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하는 보호층을 포함한다.
상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 광원 및 반사편광부재를 포함할 수 있다. 상기 광원은 광을 발생한다. 상기 반사편광부재는 상기 광원과 인접하게 배치되고, 제1 베이스층의 일면에 형성되어 광을 반사 및 편광시키는 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층 및 상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하는 보호층을 포함한다.
이러한 편광기, 이의 제조 방법, 이 편광기를 갖는 표시기판 및 백라이트 어셈블리에 의하면, 반사 및 편광 기능을 하는 반사편광층 위에 보호층을 형성함으로써 이물질 유입 및 광학 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보호층 형성시 선격자 패턴들 사이에 공기층이 형성되도록 함으로써 광학 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, 포함하다 또는 이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 패턴들의 상에, 상부에 또는 하부에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막) 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 편광기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 편광기(101)는 베이스층(110), 반사편광층(120) 및 보호층(130)을 포함한다.
베이스층(110)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 베이스층(110)은 광 투과력이 우수한 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
반사편광층(120)은 상기 베이스층(110)의 상부면에 배치된다. 상기 반사편광층(120)은 다수의 선격자(Wire Gride) 패턴(122)들을 포함한다.
상기 선격자 패턴(122)들은 소정의 선폭(W) 및 두께(T)를 가지며, 제1 방향(D1)을 따라 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)을 따라 일정 간격 이격되어 배치된다. 상기 선격자 패턴(122)들은 스트라이프(stripe) 타입으로 형성될 수 있다. 상기 선격자 패턴(122)들은 광반사율은 좋고 광흡수율은 작은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 선격자 패턴(122)들은 아크릴계 수지로 형성될 수 있다.
상기 반사편광층(120)은 금속층(124)을 더 포함할 수 있다.
상기 금속층(124)은 상기 선격자 패턴(122)들의 상부에 형성된다. 상기 금속층(124)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 및 몰리브덴(Mo) 등과 같이 광반사율이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.
상기 반사편광층(120)은 상기 베이스층(110)을 통해 입사되는 광을 반사 및 편광한다. 상기 선격자 패턴(122)들의 연장방향과 평행한 전기장 벡터를 갖는 광을 S편광으로 정의하고, 선격자 패턴(122)들의 연장방향(D1)과 수직한 전기장 벡터를 갖는 광을 P편광이라 정의한다. 상기 반사편광층(120)은 S편광은 반사시키고, P편광은 투과시킨다. 따라서, 반사편광층(120)을 투과한 광은 거의 P편광 성분을 갖는다.
상기 반사편광층(120)의 편광 및 투과특성은 상기 선격자 패턴(122)들의 선폭(W), 두께(T) 및 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 간격으로 정의되는 피치(P)에 영향을 받는다. 상기 반사편광층(120)이 우수한 편광기능을 수행하기 위해서는 상기 피치(P)가 입사광의 파장보다 짧아야 한다. 예를 들어, 입사되는 광이 가시광선인 경우, 상기 가시광선의 파장은 대략 400nm 내지 700nm이므로, 상기 피치는 400nm이하로 설계되어야 어느 정도의 편광 특성을 기대할 수 있다. 따라서 우수한 편광 기능을 내기 위해서는 100nm이하로 설계되어야 한다. 상기 선격자 패턴(122)들의 선폭(W)도 100nm이하로 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 편광투과율을 향상시키기 위해서는 상기 선격자 패턴(122)들을 150nm ~ 250nm의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다. 여기서 편광투과율은 상기 반사편광층(120)에 입사된 광량에 대한 투과된 광량의 비율로 정의되며, 이 값이 클수록 좋다.
상기 보호층(130)은 상기 반사편광층(120)의 상부면에 배치되어 상기 반사편광층(120)을 보호한다. 즉, 상기 보호층(130)은 상기 금속층(124)의 부식 및 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간에 이물이 쌓이는 것을 방지해준다. 상기 보호층(130)은 상기 선격자 패턴(122)들과는 접하고, 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간의 바닥면으로부터는 이격되어 형성된다. 상기 보호층(130)에 의해 상기 선격 자 패턴(122)들 사이의 공간에 공기층(140)이 형성된다.
상기 보호층(130)은 투과율이 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 보호층(130)은 열 경화 물질 또는 광(UV) 경화 물질을 포함한다. 예를 들면, 상기 보호층(130)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어질 수 있다. 상기 보호층(130)의 두께는 수백nm ~ 수만nm의 범위로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 보호층(130)은 100nm 내지 10,000nm의 두께로 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 편광기의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 상기 베이스층(110)의 일면 전체에 코팅층(121)을 형성한다. 상기 코팅층(121)은 습식(Wet) 코팅 방식으로 형성할 수 있다. 상기 코팅층(121)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅층(121)은 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 코팅층(121)은 열 또는 광(UV)에 의해 경화되는 물질일 수 있다.
다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 패턴이 형성된 몰드(10)를 상기 코팅층(121) 위에 접촉시킨 후 상기 몰드(10)에 압력을 가한다. 예를 들면, 롤러(미도시) 등을 이용하여 상기 몰드(10)에 압력을 가할 수 있다. 상기 몰드(10)는 투명하며 PMMA(polymethylmethacrylate) 등으로 만들어질 수 있다. 이어서, 열 또는 자외선으로 상기 코팅층(121)을 경화시킨 후, 상기 몰드(10)를 상기 코팅층(121)으로부터 분리한다. 그러면, 상기 코팅층(121)에는 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 선격자 패턴(122)이 형성된다.
다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 선격자 패턴(122)들 위에 상기 금속층(124)을 형성한다. 상기 금속층(124)은 스퍼터링(Sputtering) 방식 또는 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 금속층(124)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 및 몰리브덴(Mo) 등과 같이 광반사율이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.
이어서, 상기 금속층(124) 위에 상기 보호층(130)을 형성한다. 상기 보호층(130)은 도 2e에 도시된 바와 같이 전사필름(135)을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 전사필름(135)은 상기 금속층(124)에 전사되어 상기 보호층(130)을 형성하는 전사층(130a)과 상기 전사층(130a) 위에 형성되어 상기 전사층(130a)이 오염되는 것을 방지하는 보호필름(132)을 포함할 수 있다. 상기 전사층(130a)은 접착성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 보호층(130)을 형성하는 과정을 살펴보면, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 금속층(124) 위에 상기 전사필름(135)을 올려 놓는다. 그리고 상기 전사필름(135) 위에 열 또는 UV를 조사하면, 상기 전사층(130a)이 상기 열 또는 광에 반응하여 상기 금속층(124)에 대해 접착력을 갖게 된다. 마지막으로, 상기 전사필름(135)의 상기 보호필름(132)을 제거한다. 그러면 상기 금속층(124) 위에는 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 전사층(130a)이 전사되어 형성된 상기 보호층(130)이 형성된다. 상기 보호층(130)은 상기 금속층(124)의 부식 및 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간에 이물이 쌓이는 것을 방지하고, 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간에 상기 공기층(140)을 형성시킨다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면 상기 선격자 패턴(122)들을 형성함에 있어 패턴이 형성된 몰드(10)를 이용함으로써 상기 선격자 패턴(122)들을 용이하게 형성할 수 있으므로, 대형화 및 대량 생산이 가능한다. 또한, 상기 보호층(130) 형성시 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간에 상기 공기층(140)이 형성되도록 함으로써 굴절율 차이에 의한 광학효율을 증가시킬 수 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 편광기의 단면도이다.
본 실시예에 따른 편광기(102)는 보호층(130)이 광학패턴(134)을 포함하는 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 실시예 1에 따른 편광기(101)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부재는 동일한 참조 부호로 나타내고, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에 따른 편광기(102)의 제조 방법은 상기 보호층(130)이 광학패턴(134)을 포함하고 있는 것을 제외하고는, 도 2a 내지 도 2f에서 설명된 실시예 1에 따른 편광기(101)의 제조방법과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 편광기(102)는 베이스층(110), 반사편광층(120) 및 보호층(130)을 포함한다.
상기 반사편광층(120)는 선격자 패턴(122) 및 금속층(124)을 포함한다.
상기 보호층(130)은 상기 금속층(124)의 상부면 전체에 형성된다. 상기 보호 층(130)은 상기 금속층(124)의 부식이나, 이물질의 유입을 방지한다. 상기 보호층(130)은 상기 선격자 패턴(122)들과는 접하고, 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간의 바닥면으로 부터는 이격되어 형성된다. 상기 보호층(130)에 의해 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간에 공기층(140)이 형성된다. 상기 보호층(130)은 광 투과율이 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 보호층(130)은 열 경화 물질 또는 광(UV) 경화 물질을 포함한다. 예를 들면, 상기 보호층(130)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(130)은 다수의 광학패턴(134)들을 포함할 수 있다.
상기 광학패턴(134)들은 상기 반사편광층(130)을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 기능을 수행한다. 상기 광학패턴(134)은 상기 보호층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 보호층(130)은 실시예 1에서와 같이 전사필름을 이용하여 형성될 수 있다. 이 경우 상기 금속층(124)으로 전사되어 상기 보호층(130)을 형성하는 전사층에 미리 상기 광학패턴(134)을 형성하고, 전사 공정을 통해 상기 반사편광층(120) 위에 상기 보호층(130)을 형성하면 된다.
상기 광학패턴(134)은 상기 보호층(130)에 전체적으로 형성되고, 상기 선격자 패턴(122)들의 연장 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된다. 상기 광학패턴(134)들은 서로 이격되는 간격 없이 촘촘하게 배치된다.
상기 광학패턴(134)의 단면은 도 3에 도시된 바와 같이, 삼각 프리즘 형상을 가질 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 광학패턴(134)은 렌티큘러(Lenticular) 형상 또는 마이크로 렌즈 어레이 등과 같이 다양한 형상으로 변경 될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 상기 편광기(102)가 편광 기능은 물론 편광 투과된 광에 대한 확산 및 집광 기능을 수행할 수 있으므로, 편광장비가 요구되는 표시장치에 적용시 확산시트 및 집광시트와 같은 시트들을 생략할 수 있다.
실시예 3
도 4은 본 발명의 실시예 3에 따른 편광기의 단면도이다.
본 실시예에 따른 편광기(103)는 보호층(130)의 상부면에 형성된 베이스층을 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 실시예 1에 따른 편광기(101)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부재는 동일한 참조 부호로 나타내고, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에 따른 편광기(103)의 제조 방법은 상기 보호층(130)의 상부면에 베이스층을 더 형성하는 것을 제외하고는, 도 2a 내지 도 2f에서 설명된 실시예 1에 따른 편광기(101)의 제조방법과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광기(103)는 하부 베이스층(110), 반사편광층(120), 보호층(130) 및 상부 베이스층(115)을 포함한다.
상기 상부 베이스층(115)은 상기 보호층(130)의 상부에 형성된다. 상기 상부 베이스층(115)은 상기 하부 베이스층(110)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 상부 베이스층(115)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물 질로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 상부 베이스층(115)은 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 베이스층(115)는 상기 하부 베이스층(110)의 두께(T1)와 동일한 두께(T1)로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면 상기 반사편광층(120)의 상측 및 하측에 동일한 두께를 갖는 하부 및 상부 베이스층들(110, 115)을 배치함으로써 바이메탈효과(Bimetal effect)를 최대한 억제시킬 수 있다.
실시예 4
도 5은 본 발명의 실시예 4에 따른 편광기의 단면도이다.
본 실시예에 따른 편광기(104)는 보호층(130) 위에 상부 베이스층(115) 및 광학패턴(134)이 더 형성된 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 실시예 1에 따른 편광기와 실질적으로 동일하므로, 동일한 부재는 동일한 참조 부호로 나타내고, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에 따른 편광기(104)의 제조 방법은 상기 보호층(130) 위에 상기 상부 베이스층(115) 및 광학패턴(134)이 더 형성된 것을 제외하고는 도 2a 내지 도 2f에서 설명된 실시예 1에 따른 편광기(101)의 제조방법과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광기(104)는 하부 베이스층(110), 반 사편광층(120), 보호층(130), 상부 베이스층(115) 및 광학패턴(134)을 포함한다.
상기 상부 베이스층(115)은 상기 보호층(130)의 상부에 형성된다. 상기 상부 베이스층(115)은 상기 하부 베이스층(110)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 상부 베이스층(115)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 상부 베이스층(115)은 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 베이스층(115)는 상기 하부 베이스층(110)의 두께(T1)와 동일한 두께(T1)로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 광학패턴(134)은 상기 상부 베이스층(115)의 상부면 전체에 형성된다. 상기 광학패턴(134)은 상기 상부 베이스층(115)을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 기능을 수행한다. 상기 광학패턴(134)은 상기 반사편광층(120)의 선격자 패턴(122)들의 연장 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되고, 서로 이격되는 간격 없이 촘촘하게 배열된다.
상기 광학패턴(134)의 단면은 도 5에 도시된 바와 같이, 삼각 프리즘 형상을 가질 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 광학패턴(134)은 렌티큘러(Lenticular) 형상, 마이크로 렌즈 어레이 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면 상기 반사편광층(120)의 상측 및 하측에 동일한 두께를 갖는 하부 및 상부 베이스층들(110, 115)을 배치함으로써 바이메탈효 과(Bimetal effect)를 최대한 억제시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 상기 편광기(104)가 상기 광학패턴(134)을 구비함으로써, 반사 편광 기능뿐만 아니라, 편광 투과된 광을 집광 및 확산시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 편광기를 갖는 액정표시패널의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널은 표시기판(200), 대향기판(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 표시기판(200)은 제1 베이스 기판(210), 편광부(150) 및 제1 화소층(220)을 포함한다.
상기 제1 베이스 기판(210)은 투명한 유리 기판일 수 있다.
상기 편광부(150)은 상기 제1 베이스 기판(210)의 하면에 형성된다. 상기 편광부(150)은 상기 제1 베이스 기판(210)에 입사된 광 중 P 편광은 투과하고, S 편광은 반사시킨다. 상기 편광부(150)에 의해 투과된 상기 P 편광은 상기 제1 화소층(220)을 경유하여 상기 액정층(400)에 입사된다. 상기 편광부(150)에 의해 반사된 상기 S 편광은 상기 액정표시패널의 하부에 배치된 백라이트 어셈블리(미도시)에 포함된 광학 시트 등에서 반사되어 랜덤한 편광이 된다. 랜덤한 편광인 반사광은 다시 상기 편광부(150)에 의해 반사 및 편광된다.
상기 편광부(150)은 반사편광층(120) 및 보호층(130)을 포함한다.
상기 반사편광층(120)은 도 1에 도시된 반사편광층(120)과 실질적으로 동일하다. 상기 제1 베이스 기판(210)의 하부면 전체에 형성되고, 다수의 선격자 패 턴(122)들 및 금속층(124)을 포함한다.
상기 선격자 패턴(122)들은 소정의 선폭(W) 및 두께(T)를 가지며, 일정 간격 이격되어 배치된다. 상기 선격자 패턴(122)들은 스트라이프(stripe) 타입으로 형성될 수 있다. 상기 선격자 패턴(122)들은 광반사율은 좋고 광흡수율은 작은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 선격자 패턴(122)들은 아크릴계 수지로 형성될 수 있다.
상기 금속층(124)은 상기 선격자 패턴(122)들의 상부면에 형성된다. 상기 금속층(124)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 및 몰리브덴(Mo) 등과 같이 광반사율이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.
상기 보호층(130)은 도 1에 도시된 보호층(130)과 실질적으로 동일하다. 상기 보호층(130)은 상기 반사편광층(120)의 상부면 전체에 형성되어 되어 상기 반사편광층(120)을 보호한다. 상기 보호층(130)은 상기 선격자 패턴(122)들과는 접하고, 상기 선격자 패턴(122)들 사이의 공간의 바닥면으로부터는 이격되어 형성된다. 상기 보호층(130)에 의해 상기 선격자 패턴(122) 사이의 공간에 공기층(140)이 형성된다. 상기 보호층(130)은 투과율이 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 보호층(130)은 열 경화 물질 또는 광(UV) 경화 물질을 포함한다. 또한, 상기 보호층(130)은 상기 금속층(124)에 대해 접착성을 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 보호층(130)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어질 수 있다. 상기 보호층(130)의 두께는 수백nm ~ 수만nm의 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1 화소층(220)은 상기 제1 베이스 기판(210)의 상면에 형성될 수 있다. 상기 제1 화소층(220)은 복수의 단위 화소들을 포함한다. 상기 단위 화소들 각각은 신호 라인들(미도시)과 연결된 스위칭 소자(TFT) 및 화소 전극(227)을 포함할 수 있다. 상기 제1 화소층(220)은 게이트 절연층(222) 및 보호 절연층(226)을 더 포함할 수 있다. 상기 신호 라인들은 일 방향으로 연장된 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연층(222)은 상기 제1 베이스 기판(210)의 위에 형성된다.
상기 스위칭 소자(TFT)는 상기 게이트 라인과 연결된 게이트 전극(221), 상기 데이터 라인과 연결된 소스 전극(224), 상기 소스 전극(224)과 이격된 드레인 전극(225) 및 액티브 패턴(223)을 포함한다. 상기 액티브 패턴(223)은 상기 게이트 절연층(222) 위에 순차적으로 형성된 반도체층(223a) 및 오믹 콘택층(223b)을 포함할 수 있다.
상기 보호 절연층(226)은 상기 스위칭 소자(TFT)가 형성된 상기 제1 베이스 기판(210) 위에 형성된다.
상기 화소 전극(227)은 상기 스위칭 소자(TFT)와 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(227)은 상기 보호 절연층(226) 위에 형성되고, 상기 보호 절연층(226) 및 상기 드레인 전극(225)의 일단을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(225)과 전기적으로 연결된다.
상기 대향기판(300)은 제2 베이스 기판(310) 및 제2 화소층(320)을 포함할 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(310)은 상기 제1 베이스 기판(210)과 동일하게 투명한 유리 기판일 수 있다.
상기 제2 화소층(320)은 상기 제2 베이스 기판(310) 위에 형성된다. 상기 제2 화소층(320)은 복수개의 단위 화소들을 포함한다. 상기 단위 화소들 각각은 공통 전극(326)을 포함한다. 상기 제2 화소층(320)은 차광 패턴(322), 컬러 필터층(324) 및 오버 코팅층(328)을 더 포함할 수 있다.
상기 액정층(400)은 상기 표시기판(200)과 상기 대향기판(300)의 사이에 개재된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 편광기를 상기 액정표시패널에 적용하는 경우 도 1에 도시된 실시예 1에 따른 편광기(101)의 형태로 적용되며, 베이스층으로 상기 제1 베이스 기판(210)을 활용하면 된다.
도 7은 본 발명에 따른 편광기를 갖는 백라이트 어셈블리를 갖는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 표시패널(500), 패널 구동부(520), 백라이트 어셈블리(600), 바텀 샤시(700) 및 탑 샤시(800)를 포함한다.
상기 표시패널(500)은 상기 백라이트 어셈블리(600) 또는 외부로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시한다. 상기 표시패널(500)은 표시기판(512), 상기 표시기판(512)과 대향하는 대향기판(514) 및 상기 표시기판(512)과 상기 대향기판(514) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 패널 구동부(520)은 상기 표시패널(500)을 구동시킨다. 이를 위해 상기 패널 구동부(520)는 신호 전송 기판(544)에 실장된 구동 칩(522) 및 상기 구동 칩(522)과 전기적으로 연결된 구동 회로 기판(526)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리(600)는 상기 표시패널(500)의 하부에 배치되어 상기 표시 패널(510)에 광을 제공한다. 상기 백라이트 어셈블리(600)는 램프(612), 램프 소켓(614), 그라운드 소켓(616), 반사판(618), 확산판(620), 광학 시트(630) 및 몰드 프레임(640)을 포함한다.
상기 램프(612)는 상기 광을 생성한다. 상기 램프 소켓(614)은 상기 램프(612)의 일단에 배치되어 상기 램프(612)를 고정시키고, 상기 램프(612)에 전원을 인가한다.
상기 그라운드 소켓(616)은 상기 램프(612)의 타단에 배치되어 상기 램프(612)를 고정시키고, 상기 램프(612)를 접지시킨다.
상기 반사판(618)은 상기 램프(612)의 하부에 형성된다. 상기 램프(612)의 하측으로 방출되는 광을 상기 램프(612)의 상측으로 반사시킨다. 상기 반사판(618)은 광 반사율이 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확산판(620)은 상기 램프(612)의 상부에 형성된다. 상기 확산판(620)은 상기 램프(612)로부터 출사된 광을 확산시켜 휘도 균일성을 향상시킨다.
상기 광학 시트(630)는 상기 확산판(620)의 상부에 배치되며, 상기 확산판(620)으로부터 출사된 광을 확산 및 집광하는 역할을 한다. 상기 광학 시트(630)는 확산 시트(634), 프리즘 시트(632) 및 반사편광 시트(100)를 포함할 수 있다.
상기 확산 시트(634)는 상기 확산판(620)으로부터 입사된 광의 휘도 및 휘도 균일성을 향상시킨다.
상기 프리즘 시트(632)는 상기 확산 시트(634)의 상부에 배치된다. 상기 프리즘 시트(632)의 일면에는 상기 확산 시트(634)에 의해 확산된 광을 집광하기 위한 삼각기둥 모양의 프리즘 패턴들(미도시)이 형성되어 있다.
상기 반사편광 시트(100)는 상기 프리즘 시트(632) 위에 배치되어, 상기 프리즘 시트(632)로부터 입사되는 광을 반사 및 편광시킨다. 상기 반사편광 시트(100)는 도 1, 도 3 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 편광기 중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있다. 단, 베이스층은 필름 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 반사편광 시트(100)는 도 1에 도시된 편광기(101)와 같이 베이스층(110), 반사편광층(120) 및 보호층(130)으로 구성될 수 있으며, 도 3에 도시된 편광기(102)와 같이 상기 보호층(130)이 광학패턴(134)을 포함할 수 있다. 상기 반사편광 시트(100)가 상기 광학패턴(134)을 포함하는 상기 보호층(130)을 갖는 경우 상기 프리즘 시트(632)는 생략될 수 있다.
또한, 상기 반사편광 시트(100)는 도 4에 도시된 편광기(103)와 같이 하부 베이스층(110), 반사편광층(120), 보호층(130) 및 상부 베이스층(115)으로 구성될 수 있다. 나아가, 상기 반사편광 시트(100)는 도 5에 도시된 편광기(104)와 같이 하부 베이스층(110), 반사편광층(120), 보호층(130), 상부 베이스층(115) 및 광학 패턴(134)으로 구성될 수 있다. 상기 반사편광 시트(100)가 도 5에 도시된 바와 같이 상기 광학패턴(134)을 포함하는 경우 상기 프리즘 시트(632)는 생략될 수 있다.
상기 몰드 프레임(640)은 상기 표시 패널(510)의 하부에 배치되며, 상기 표시 패널(510)을 지지할 수 있는 구조를 갖는다.
상기 바텀 샤시(700)는 상기 백라이트 어셈블리(600)의 하부에 배치되어 상기 백라이트 어셈블리(600)를 수납한다.
상기 탑 샤시(800)는 상기 표시 패널(510)의 상부에 배치되고, 상기 바텀 샤시(700)와 결합되어 상기 표시 패널(510) 및 상기 백라이트 어셈블리(600)를 외부의 충격으로부터 보호한다. 상기 탑 샤시(800)의 상면에는 상기 표시 패널(510)의 표시 영역을 외부로 노출시키는 윈도우가 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 반사 및 편광 기능을 수행하는 편광기가 광학 시트의 형태로 제작되어 상기 백라이트 어셈블리(600)에 배치되는 경우, 종래 편광 기능 향상을 위해 상기 표시 패널(510)에 배치되던 편광판은 제거될 수 있다.
또한, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 표시 패널(510)의 하부면에 본 발명에 따른 편광기가 설치되는 경우 상기 백라이트 어셈블리(600)에 배치되던 DBEF 광학시트를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선격자 패턴의 형성이 용이하므로 대형화 및 대량 생산이 가능하고, 선격자 패턴 위에 보호층 형성시 선격자 패턴들 사이에 공기층이 형성되도록 함으로써 광향 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 편광기를 표시장치에 적용하는 경우 광원으로부터 출사되는 광의 이용 효율을 향상 시킬 수 있으므로, 종래 백라이트 어셈블리에 포함된 DBEF 광학시트 또는 표시패널에 부착되던 편광판을 제거할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광기의 사시도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 편광기의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 편광기의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시예 3에 따른 편광기의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시예 4에 따른 편광기의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 편광기를 갖는 액정표시패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 편광기를 갖는 백라이트 어셈블리를 갖는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반사편광 시트 110 : 베이스층
120 : 반사편광층 122 : 선격자 패턴
124 : 금속층 130 : 보호층
130a : 전사층 132 : 보호필름
135 : 전사필름 200 : 표시기판
150 : 편광부 210 : 제1 베이스 기판
220 : 제1 화소층 300 : 대향기판
310 : 제2 베이스 기판 320 : 제2 화소층
400 : 액정층 600 : 백라이트 어셈블리
612 : 광원 620 : 확산판
630 : 광학시트 700 : 바텀 샤시
800 : 탑 샤시

Claims (20)

  1. 제1 베이스층;
    상기 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층; 및
    상기 반사편광층 위에 배치되고, 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하도록 상기 선격자 패턴들과 접촉되는 보호층을 포함하는 편광기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사편광층은 상기 선격자 패턴들 위해 배치된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 상기 반사편광층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보호층은 상기 베이스기판에 대해 접착성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호층 위에 배치되고, 상기 제1 베이스층과 동일한 두께를 갖는 제2 베이스층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 베이스층 위에 배치되고, 상기 제2 베이스층을 투과한 편광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기.
  7. 제1 베이스층의 일면에 일정한 간격으로 이격되어 배치된 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층을 형성하는 단계; 및
    상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하도록 상기 반사편광층 위에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 편광기의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사편광층을 형성하는 단계는,
    상기 선격자 패턴들 위에 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 반사편광층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 베이스층의 일면에 코팅층을 형성하는 단계;
    패턴이 형성된 몰드로 상기 코팅층을 가압하여 상기 선격자 패턴을 형성하는 단계;
    상기 선격자 패턴이 형성된 상기 코팅층을 경화시키는 단계; 및
    상기 몰드를 상기 코팅층으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 보호층은 상기 반사편광층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 보호층 위에 상기 제1 베이스층과 동일한 두께를 갖는 제2 베이스층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 베이스층 위에 상기 제2 베이스층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광기의 제조방법.
  13. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상부면에 배치되고, 복수의 단위 화소들을 포함하는 화소층; 및
    상기 베이스 기판의 하부면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층 및 상기 반사편광층 위에 배치되고 상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하는 보호층을 포함하는 편광부를 포함하는 표시기판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사편광층은 상기 선격자 패턴들 위에 형성된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  15. 제13항에 있어서, 상기 보호층은 상기 반사편광층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
  16. 광원; 및
    상기 광원과 인접하게 배치되고, 제1 베이스층의 일면에 형성되어 광을 반사 및 편광시키는 다수의 선격자 패턴들을 포함하는 반사편광층 및 상기 선격자 패턴들과 접촉하여 상기 선격자 패턴들 사이의 공간에 공기층을 형성하는 보호층을 포함하는 반사편광부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서, 상기 반사편광층은 상기 선격자 패턴들 위에 배치된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  18. 제16항에 있어서, 상기 보호층은 상기 반사편광층을 투과한 광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  19. 제16항에 있어서, 상기 보호층 위에 배치되고, 상기 제1 베이스층과 동일한 두께를 갖는 제2 베이층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 베이스층 위에 배치되고, 상기 제2 베이스층을 투과한 편광을 집광 및 확산시키는 광학패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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